模擬域CMOS-TDI圖像傳感器中讀出電路研究與設(shè)計(jì).pdf

1、線陣圖像傳感器是一類特殊的圖像傳感器，其僅通過(guò)一行有效的感光像素以掃描拍攝的形式來(lái)獲取二維圖像信息。這種特殊的工作方式使獲得高分辨率的圖像成為可能，因此線陣圖像傳感器特別適合應(yīng)用于空間成像、醫(yī)療成像和工業(yè)監(jiān)控等領(lǐng)域。但其像素的曝光時(shí)間受傳感器相對(duì)被拍攝物體的移動(dòng)速度限制，因此傳感器的信噪比會(huì)受限，尤其在低照度高速運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合下其信噪比嚴(yán)重惡化。可通過(guò)時(shí)間延時(shí)積分的方法提升其信噪比，這種工作模式通過(guò)對(duì)相同物體進(jìn)行多次曝光并將曝光結(jié)果進(jìn)行累加

2、，累加過(guò)程中信號(hào)能量增長(zhǎng)速度大于噪聲能量增長(zhǎng)速度，實(shí)現(xiàn)信噪比提升的作用。
　　本文重點(diǎn)研究了深亞微米 CMOS工藝下時(shí)間延時(shí)積分線陣圖像傳感器芯片中讀出電路的關(guān)鍵技術(shù)。具體研究了CMOS時(shí)間延時(shí)積分圖像傳感器的設(shè)計(jì)難點(diǎn)，并針對(duì)設(shè)計(jì)難點(diǎn)，分別對(duì)CMOS時(shí)間延時(shí)積分圖像傳感器的曝光方式、信號(hào)累加方式和芯片架構(gòu)進(jìn)行了研究，基于這些研究對(duì)CMOS時(shí)間延時(shí)積分圖像傳感器進(jìn)行了行為級(jí)建模仿真，最后通過(guò)改進(jìn)的Along-Track-Rollin

3、g曝光方式保證了同列像素對(duì)相同物體曝光的同步性，并通過(guò)合理設(shè)計(jì)像素感光區(qū)占整個(gè)像素區(qū)域的百分比降低傳感器MTF值的損失；研究了模擬域累加CMOS時(shí)間延時(shí)積分圖像傳感器的讀出電路，設(shè)計(jì)了128級(jí)模擬信號(hào)累加器，并對(duì)其噪聲特性進(jìn)行了分析；研究了芯片級(jí) CMOS時(shí)間延時(shí)積分圖像傳感器的讀出電路，設(shè)計(jì)了增益區(qū)間為1到4的64級(jí)低功耗增益可編程放大器，通過(guò)結(jié)合運(yùn)放共享技術(shù)與動(dòng)態(tài)偏置技術(shù)，使用單個(gè)運(yùn)放實(shí)現(xiàn)兩級(jí)流水線型 DPGA的增益控制，其運(yùn)放偏置